Pentazol
Pentazol je heterocyklická sloučenina obsahující kruh z pěti dusíkových atomů, kde je na jeden z nich navázán vodík. Jedná se o anorganickou sloučeninu, ale také o poslední součást řady jinak organických azolů, kterou tvoří pyrrol (jeden dusík v pětičlenném kruhu), imidazol (dva dusíky na nesousedících místech), pyrazol (dva dusíky na sousedících místech), triazoly (tři dusíky), tetrazol (čtyři dusíky), a pentazol.
| Pentazol | |
|---|---|
 Strukturní vzorec | |
 Model molekuly | |
| Obecné | |
| Systematický název | 1H-pentazol |
| Sumární vzorec | N5H |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 289-19-0 |
| PubChem | 6451467 |
| SMILES | N1N=NN=N1 |
| InChI | InChI=1S/HN5/c1-2-4-5-3-1/h(H,1,2,3,4,5) |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 71,0418 g/mol |
Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Deriváty
editovatK pentazolům se řadí i substituované deriváty „základního“ pentazolu; jedná se o nestálé a často výbušné sloučeniny. Prvním připraveným pentazolem byl fenylpentazol, u něhož je pentazolový kruh stabilizován konjugací s fenylovým kruhem. Jedním z nejstálejších pentazolů je 4-dimethylaminofenylpentazol, který se ale stále za teplot nad 50 °C rozkládá.
Arylované pentazoly lze stabilizovat skupinami dodávajícími elektrony.[1]
Ionty
editovatCyklický pentazoliový kation (N +
5 ) nebyl zachycen, jelikož je antiaromatický; zatímco soli izomerního acyklického pentazeniového kationtu popsány jsou. Roztoky obsahující cyklické ionty N -
5 lze vytvořit rozkladem arylovaných pentazolů za nízkých teplot; přítomnost N5H a N -
5 je možné prokázat pomocí 15N NMR produktů rozkladu.[2]
Několik autorů tyto výsledky zpochybnilo,[3] ale následující experimenty zahrnující podrobnou analýzu produktů rozkladu, doplněné o výpočetní studie, původní výsledky potvrdily.[4][5][6]
Životnost pentazolidového aniontu ve vodném roztoku je bez komplexačních činidel v řádu sekund. Objev pentazolů podnítil snahu o vytvoření solí obsahujících pouze dusík, jako například N +
5 N -
5 , jež by mohly mít využití jako palivo ve vesmírných lodích.
V roce 2002 byl, pomocí hmotnostní spektrometrie s elektrosprejovou ionizací, poprvé detekován pentazolátový anion;[7] roku 2016 se jej podařilo zachytit také v roztoku.[8]
V roce 2017 byly získány bílé krystaly pentazolátové soli (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl. N −
5 kruhy jsou v této soli rovinné. Délky vazeb v kruhu činí 130,9 pm, 131,0 pm, 131,0 pm, 132,4 pm, a 132,4 pm.[9] Za teplot nad 117 °C se rozkládá na azid amonný.[9]
Pentazolátový ion lze také vytvořit za vysokých tlaků. V roce 2016 byla připravena sůl CsN5 stlačením na 60 GPa a laserovým zahříváním CsN3 uzavřeného v molekulárním dusíku. Pentazolát byl metastabilní při snižování tlaku až na 18 GPa.[10] V roce 2018 byla provedena příprava LiN5 z lithia a molekulárního dusíku za tlaku nad 45 GPa. Vzniklá sloučenina byla stálá i za běžného tlaku.[11]
Odkazy
editovatReference
editovatV tomto článku byl použit překlad textu z článku Pentazole na anglické Wikipedii.
- ↑ L. A. Burke; P. J. Fazen. Correlation Analysis of the Interconversion and Nitrogen Loss Reactions of Aryl Pentazenes and Pentazoles Derived From Aryl Diazonium and Azide Ions. International Journal of Quantum Chemistry. 2009. DOI 10.1002/qua.22408. Bibcode 2009IJQC..109.3613B.
- ↑ R. N. Butler; John C. Stephens; Luke A. Burke. First generation of pentazole (HN5, pentazolic acid), the final azole, and a zinc pentazolate salt in solution: A new N-dearylation of 1-(p-methoxyphenyl) pyrazoles, a 2-(p-methoxyphenyl) tetrazole and application of the methodology to 1-(p-methoxyphenyl) pentazole. Chemical Communications. 2003. Dostupné online. DOI 10.1039/b301491f. PMID 12744347.
- ↑ T. Schroer; R. Haiges; S. Schneider; K. O. Christe. The race for the first generation of the pentazolate anion in solution is far from over. Chemical Communications. 2004, s. 1607-1609. DOI 10.1039/B417010E. PMID 15770275.
- ↑ R. N. Butler; J. M. Hanniffy; J. C. Stephens; L. A. Burke. A Ceric Ammonium Nitrate N-Dearylation of N-p-Anisylazoles Applied to Pyrazole, Triazole, Tetrazole, and Pentazole Rings: Release of Parent Azoles. Generation of Unstable Pentazole, HN5/N5-, in Solution. The Journal of Organic Chemistry. 2008, s. 1354-1364. Dostupné online. DOI 10.1021/jo702423z. PMID 18198892.
- ↑ S. A. Perera; A. Gregusová; R. J. Bartlett. First Calculations of 15N−15N J Values and New Calculations of Chemical Shifts for High Nitrogen Systems: A Comment on the Long Search for HN5 and Its Pentazole Anion. The Journal of Physical Chemistry A. 2009, s. 3197-3201. DOI 10.1021/jp809267y. PMID 19271757. Bibcode 2009JPCA..113.3197P.
- ↑ Galway discovery ahead of the world [online]. The Irish Times, 2009-08-13. Dostupné online.
- ↑ Ashwani Vij; James G. Pavlovich; William W. Wilson; Vandana Vij; Karl O. Christe. Experimental Detection of the Pentaazacyclopentadienide (Pentazolate) Anion, cyclo-N5−. Angewandte Chemie International Edition. 2002, s. 3051-3054. DOI 10.1002/1521-3773(20020816)41:16<3051::AID-ANIE3051>3.0.CO;2-T. PMID 12203455.
- ↑ Boris Bazanov; Uzi Geiger; Raanan Carmieli; Dan Grinstein; Shmuel Welner; Yehuda Haas. Detection of Cyclo-N5− in THF Solution. Angewandte Chemie International Edition. 2016, s. 13233-13235. DOI 10.1002/anie.201605400. PMID 27385080.
- ↑ a b Chong Zhang; Chengguo Sun; Bingcheng Hu; Chuanming Yu; Ming Lu. Synthesis and characterization of the pentazolate anion cyclo-N5ˉ in (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl. Science. 2017-01-26, s. 374-376. DOI 10.1126/science.aah3840. PMID 28126812. Bibcode 2017Sci...355..374Z.
- ↑ Brad A. Steele; Elissaios Stavrou; Jonathan C. Crowhurst; Joseph M. Zaug; Vitali B. Prakapenka; Ivan I. Oleynik. High-Pressure Synthesis of a Pentazolate Salt. Chemistry of Materials. 2016-12-06, s. 735. ISSN 0897-4756. DOI 10.1021/acs.chemmater.6b04538.
- ↑ D. Laniel; G. Weck; G. Gaiffe; G. Garbarino; P. Loubeyre. High-Pressure Synthesized Lithium Pentazolate Compound Metastable under Ambient Conditions. The Journal of Physical Chemistry Letters. 2018-03-13, s. 1600-1604. ISSN 1948-7185. DOI 10.1021/acs.jpclett.8b00540. PMID 29533665.